MCS-51的定时器-计数器.ppt

第 12 章 MCS-51的定时器/计数器,内容安排,一. 内部结构及工作原理 二. 定时器/计数器的控制 三. 工作方式 四. 初始化 五. 应用举例,12.1 内部结构及工作原理,MCS-51内部提供2个16位可编程的定时器/计数器，可编程修改定时或计数的参数/方式,特点：,T/C0和T/C1的内部结构基本相同，它们即可独立工作，也可相互组合工作 T/C0是一个16位加1计数器，也可以拆成两个8位的专用寄存器（TH0和TL0）独立使用，它们各自占一个端口地址TH08CH， TL0 8AH， TH18DH， TL1 8BH 16位加1计数器复位后初始值为0000H，用来存放定时或计数的初值 每来一个计数脉冲，计数器加1，加满后（FFFFH 0000H），将产生一个溢出脉冲，使标志位TF0置“1”，该标志位可产生一个中断请求，也可供CPU查询 启动计数后与CPU并行工作 T/C0可工作于定时模式或计数模式，工作方式有四种：方式03，由寄存器TMOD、TCON设定,定时脉冲周期 =机器周期,1. 定时方式 计数固定周期的脉冲,2. 计数方式 外部输入信号是加到T0（P 3.4）或T1（P3.5）端。外部输入脉冲信号产生由1至0的下降沿时，定时器加1 外部输入信号最高的计数速率是晶振频率的1/24,12.2 定时器/计数器的控制,定时器/计数器的工作模式及方式由SFR（TMOD、TCON）控制,方法：由软件将控制字写入TMOD、TCON，目的设定T/C0和T/C1的工作方式和控制功能,定时器/计数器的初始化,1. 工作方式寄存器TMOD（89H）,功能：控制T/C0和T/C1的工作方式，其中高四位为T/C1的方式控制字段，低四位为T/C0的方式控制字,（1）M1、M0：工作方式选择位,注意：TMOD不能位寻址，只能通过字节传送方式设定,（2）C/T：计数/定时工作方式选择位,（3）GATE：门控设置位,GATE0：禁止门控工作方式，只要TR0（TR1）=1，不管INT0（INT1）是高电平还是低电平，启动T/C0 （T/C0 ）,GATE1：允许门控工作方式，计数器工作于定时方式,2. 控制寄存器TCON（88H）,功能：控制定时器的启动、停止以及定时器的溢出和中断情况,注意：通过软件置位/复位TR0/TR1,12.3 工作方式,1. 工作方式0,方式0是选择T/C0（T/C1）高8位和低5位的13位计数器方式,TH0进位，TH0溢出（回零）TF0标志进位（TF0=1） CPU申请中断 通过查询TF0=1？判断TH0是否回零溢出,注意：,初值一次性有效，否则从0开始 再次计数，需通过软件重新装入初值 最大定时/计数值为213,2. 工作方式1,是一个16位定时器/计数器 方式1的结构几乎与方式0一样，唯一的差别：方式1中的TH1（TH0）和TL1（TL0）均是8位的，构成16位计数器 最大定时/计数值为216,3. 工作方式2,T/C0（T/C1）是一个16位计数器，被拆成一个8位的计数器TH0（TH1）和一个8位计数器TL0（TL1），且两者构成可以自动重装载的8位T/C,编程时，须给TH0（TH1）和TL0（TL1）置入相同值,工作过程：,注意： 初值多次有效，硬件自动完成初值赋值 通过软件修改初值 最大定时/计数值为28,4. 工作方式3,TH0只用于简单的内部定时功能，占用T/C1的TR1和TF1位,T/C1不工作于方式3，且只能按非中断的方式工作，常常利用它的定时功能作串行口波特率发生器,T/C1设置为方式3，则T/C1立即停止计数，并保持原有的计数值,T/C1可设置为方式02 TR1及TF1已被T/C0（TH0）占用，计数开关已被接通，此时仅用T/C1的C/T来切换定时或计数工作方式，就可使T/C1工作 计数器（8、13、16位）回零溢出，只能将输出送入串行口或不需要中断的场合,12.4 初始化,1. 初始化步骤,T/C的初始化：通过程序设定和控制T/C的工作方式和模式,初始化的步骤： 确定工作方式，即根据题目要求先给TMOD送一个方式控制字 计算计数/定时初值，并写入TH0、TL0或TH1、TL1中 根据需要，置位EA使CPU开放中断，同时置位ET0/ET1允许T/C中断（IE），IP设定中断优先级 给TCON送命令控制字，即置位TR0/TR1，启动T/C计数,2. 计数器初值的计算,计数/定时器工作于计数模式时，首先给计数器送初值到TH0/TL0、TH1/TL1中 计数器/定时器是加1计数，全“1”到全“0”溢出，置位TF0/TF1中断标志，向CPU提出中断请求 设需要计数器计数的个数为X，计数初值为C，则计算计数初值表达式： C = M - X,3. 定时器初值的计算,定时模式下，计数器对单片机振荡频率fosc经12分频后的机器周期进行加1计数 设X表示计数个数，M表示模，C表示定时初值，Tcy表示机器周期（Tcy =12/ fosc），则定时时间T的计算公式： T = X Tcy =（M - C） Tcy,定时器的溢出率： 1/T = fosc/（12X）= fosc/ （12（M - C）,fosc =12MHz,例12-1：设单片机主时钟fosc=12MHz，定时时间2ms，请编出初始化程序,解： 设置工作方式控制字 （TMOD）（89H）= 0 0 0 0 0 0 0 0 = 00H （方式0） = 0 0 0 0 0 0 0 1 = 01H （方式1）, 初始化程序 MOV TMOD，#00H（#01H） ；送控制字 MOV TH0，#0C1H（#0F8H） ；送初值高8位 MOV TL0，#10H（#30H） ；送初值低8位 SETB EA ；开中断 SETB ET0 SETB TR0 ；启动定时器, 计算计数器初值： 方式0：Tc2132ms/1 s=6192=1830H 方式1：Tc2162ms/1 s=63536=F830H,12.5 应用举例,1. 方式0的应用,例12-2：利用T/C0方式0产生1ms定时，在P1.0输出周期为2ms的方波。设8031单片机晶振频率fosc=12MHz,解： （1）确定T/C0的工作方式 要使P1.0输出周期为2ms的方波，只要使P1.0每隔1ms取反一次即可,（2）送T/C0的方式控制字 定时：（TMOD）= 0000 0000B = 00H，即T/C0方式0，只由TR0启动，T/C1不用，高4位取0,（3）计算定时初值 Tcy = 12 / fosc=12/(12106) s = 1 s 计数个数： X = 1 ms / 1s = 1000 定时初值： C = （213X）= 8192 1000 = 7192 D = 1C18H = 11100000 11000B TH0初值为E0H，TL0初值为18H,（4）编程 方法：中断或查询两种方式 中断方法 ORG 0000H LJMP MAIN ；转到主程序MAIN ORG 000BH LJMP TC0S ；转到T/C0的中断服务程序TC0S,主程序： ORG 1000H MAIN： MOV SP, #6FH MOV TMOD, #00H ；置T/C0的方式0，定时 MOV TH0, #0E0H ；送定时初值 MOV TL0, #18H SETB EA ；CPU开中断 SETB ET0 ；T/C0允许中断 SETB TR0 ；启动T/C0定时 HERE： SJMP HERE ；等待中断,中断服务程序： ORG 1200H TC0S： MOV TH0, #0E0H ；重新装入计数初值 MOV TL0, #18H CPL P1.0 ；输出方波 RETI END,查询方式,程序： ORG 0000H LJMP MAIN ；转到主程序MAIN ORG 1000H MAIN： MOV SP, #6FH MOV TMOD, #00H ；置T/C0的方式0，定时 MOV TH0, #0E0H ；送定时初值 MOV TL0, #18H SETB TR0 ；启动T/C0定时 LOOP： JBC TF0，DO1 ；查询定时时间到否 SJMP LOOP DO1： MOV TH0, #0E0H ；重新装入计数初值 MOV TL0, #18H CPL P1.0 ；输出方波 SJMP LOOP ；周而复始 END,2. 方式1的应用,例12-3：例12-2也可采用方式1定时，只需修改TMOD及TH0、TL0，其他不变,3. 方式2的应用,例12-4：利用T/C1方式2实现以下功能： 当T1（P3.5）每输入一个负脉冲时，使P1.0输出一个500s的同步脉冲，如图所示。设fosc=6MHz,解：（1）确定T/C1的工作方式 对T1（P3.5）输入的负脉冲采用方式2计数，而后P1.0输出500s的同步脉冲采用方式2定时。T/C1先计数，后定时，分时操作,（2）送T/C1的方式控制字 计数时：（TMOD）= 0110 0000B = 60H 定时时：（TMOD）= 0010 0000B = 20H,（3）计算计数初值 计数个数：X = 1 计数初值：C = 256 X = 256 1 = 255 = 0FFH （TH1）=（TL1）= 0FFH,（4）计算定时初值 计数个数：X = T/Tcy = 500s / 2s = 250 计数初值：C = 256 X = 256 250 = 6 = 06H （TH1）=（TL1）= 06H,（5）编程（查询法）： 查询TF1且由软件将TF1清零的方法 程序： ORG 0000H LJMP START ；转到主程序START ORG 1000H START：MOV SP, #6FH MOV TMOD, #60H ；置T/C1的方式2，外部计数 MOV TH1, #0FFH ；计一个数 MOV TL0, #0FFH SETB TR1 ；启动T/C1计数 LOOP1：JBC TF1，TIS ；溢出否 SJMP LOOP1,TIS： CLR TR1 MOV TMOD, #20H ；置T/C1的方式2，定时 MOV TH0, #06H 4H ；定时500s MOV TL0, #06H 4H CLR P1.0 SETB TR1 ；（1个机器周期2s） LOOP2：JBC TF1，TIS1 ； 溢出否（2个机器周期4s） SJMP LOOP2 TIS1： SETB P1.0 ； 输出同步脉冲（1个机器周期2s） CLR TR1 AJMP START END,注意： 考虑到程序中“”指令的机器周期数，定时初值应调整为06H + 4H = 0AH，也就是使T/C1少计4个机器周期，以确保P1.0输出的负脉冲宽度为500s,4. 方式3的应用,解： （1）确定T/C0的工作方式 T/C0方式3中，TL0可以计外部脉冲，令TL0对T0输入的负脉冲计数；TH0定时500s，TF1=1，使P1.0输出一个负脉冲为500s的同步脉冲,例12-5：利用T/C0方式3实现以下功能： 当T0（P3.4）每输入一个负脉冲时，使P1.0输出一个500s的同步脉冲，如图所示。设fosc=6MHz,（3）计算计数初值（TL0） 计数个数：X = 1 计数初值：C = 256 X = 256 1 = 255 = 0FFH （TL0）= 0FFH,（4）计算定时初值（TH0） 计数个数：X = T/Tcy = 500s / 2s = 250 计数初值：C = 256 X = 256 250 = 6 = 06H （TH0）= 06H,（2）送T/C0的方式控制字 计数时：（TMOD）= 0000 0111B = 07H 由于TH0只能定时工作，故方式字中以TL0的计数方式定义,主程序： ORG 1000H MAIN： MOV SP, #6FH MOV TMOD, #07H ；置T/C0的方式3 MOV TH0, #06H ；定时 MOV TL0, #0FFH ；计一个数 MOV IE, # 1000 1010B ；CPU开中断 ；T/C0、T/C1允许中断 SETB TR0 ；启动T/C0计数 HERE： SJMP HERE ；等待中断,（5）编程（中断法）： 程序：ORG 0000H LJMP MAIN ；转到主程序MAIN ORG 000BH LJMP T00S ；转到TF0的中断服务程序TC0S ORG 001BH LJMP T01S ；转到TF1的中断服务程序TC1S,TF1中断服务程序： ORG 1300H TC1S： SETB P1.0 ；输出波形 CLR TR1 ；关闭T/C1计数 MOV TH0, #06H ；重新赋TH0初值 RETI END,注意： 程序执行时TF0与TF1中断不会同时产生（？） 根据8051响应单级中断延误时间（3个机器周期）计算，调整TH0在中断服务程序中重新装入的初值？,TF0中断服务程序： ORG 1200H TC0S： CLR P1.0 ；输出波形 SETB TR1 ；启动T/C1计数 MOV TL0, #0FFH ；重新赋TL0初值 RETI,例12-6：设8031时钟频率fosc=12MHz，请编出利用定时器/计数器T0在P1.0引脚上输出2秒的方波程序,解： （1）问题分析 MCS-51系列单片机中有一个16位定时器/计数器（T/C）。当fosc=12MHz时，最大定时为65.536 ms；当fosc=6MHz时，最大定时为131.072 ms；都达不到1 s时间,怎么实现？,解决方法：,方法1：采用两个T/C级联的方法 一个T/C定时，回0溢出时，使P1.0输出一个负脉冲送到另一个T/C的外部脉冲输入端用以计数 如：当fosc=12MHz时，最大定时时间可以达到T = （65536 65536） 1s = 4294967296s = 4294967.296 ms = 4294.967296 s。若再与软件计数相结合，会产生更长时间,方法2：采用一个T/C定时与软件计数相结合的方法 思路：在主程序中设定一个初值为20的软件计数器和使T0定时50ms。这样，每当T0定时到50ms时CPU就响应它的溢出中断请求，从而进入它的中断服务程序。在中断服务程序中，CPU先使用软件计数减1，然后判断它是否为零。若它为零，则表示定时1秒钟已到，便可恢复软件计数器初值和改变P1.0引脚上电平，然后返回主程序；若它不为零，则表示定时1秒未到，也返回主程序，如此重复上述过程，我们便可在P1.0引脚上观察到周期为2秒的方波,（1）确定T/C0的工作方式 要使P1.0输出周期为2 s的方波，只要使P1.0每隔1 s取反一次即可。方式1,（2）送T/C0的方式控制字 定时：（TMOD）= 0000 0001B = 01H,（3）计算定时初值 计数个数：X = T/Tcy = 50ms / 1s = 50000 计数初值：C = 65536 - X = 65536 - 50000 = 15536 = 3CB0H （TH0）= 3CH；（TL0）= 0B0H,主程序： ORG 1000H START: MOV TMOD, #01H ；令T0为定时器方式1 MOV TH0, #3CH ；装入定时初值 MOV TL0, #0B0H MOV